JP7444359B2 - アシストキャスター - Google Patents

Description

本発明は、たとえば台車や車椅子などの既存車体に取り付けられ、荷物や人を運搬する際に既存車体の走行を補助するアシストキャスターに関する。

従来より、既存の台車に専用ユニットを装着するだけで、走行をアシストすることが可能な電動アシストユニットが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。この電動アシストユニットによれば、たとえば、坂道などにおいて、モータの駆動力により台車の走行を補助することで、重量物の搬送をサポートすることが可能となる。

ＪＡＲＯＣ "ＨＯＭＥ 製品情報 アシスト台車"、［online］、［令和２年２月２６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.jaroc.com/products/pipe_joints/assisttrolley/＞

しかしながら、上述の電動アシストユニットにおいては、走行する台車の振動や捩れがモータに伝達されるなどして、アシスト機能が正確かつ安定的に実行できなくなる場合があった。
本発明の目的は、正確かつ安定的にアシスト機能を実行することができるアシストキャスターを提供することである。

本発明のアシストキャスターは、
既存車体に取り付けられ、前記既存車体の走行を補助するアシストキャスターであって、
モータを有する駆動装置を含む駆動ユニット、前記駆動装置に軸支されたキャスターを含むキャスターユニット、および前記駆動ユニットと前記キャスターユニットを前記既存車体に固定する固定ユニットを有し、
前記駆動ユニットは、弾力性を有する板状の調整部材を介して前記固定ユニットに接続されていることを特徴とする。

このように、駆動ユニットが、弾力性を有する板状の調整部材を介して固定ユニットに接続されることにより、既存車体から駆動装置に伝達される振動や応力を抑制し、駆動装置のアシスト機能を正確かつ安定的に実行することができる。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記調整部材が、前記モータに連結される主体部分と、弾力を有する屈折部を有し前記主体部分から突出する突出部分とを備えることを特徴とする。
これにより、調整部材をモータに連結することができると共に、弾力を有する屈折部により、走行する既存車体の振動や捩れを屈折部に集中させ、モータに伝達されることを防止することができる。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記固定ユニットは、前記既存車体に固定される断面コの字形状の固定部材と、前記固定部材の下方に接続される接続部材とを備えることを特徴とする。
これにより、固定ユニットは、既存車体とアシストユニット、および駆動ユニットに接続される。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記キャスターユニットが、前記接続部材に接続され、かつ前記駆動装置から突出するシャフトの先端を保持する保持部材が凹部に挿入された軸受け部を備え、
前記保持部材は、前記既存車体の最大積載加重の３～１０倍の基本静定格荷重への耐性を有することを特徴とする。
これにより、キャスターを安定的に軸受け部に保持させることができる。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記シャフトが、軸方向に遊間をもって前記保持部材に嵌合されることを特徴とする。
これにより、既存車体の振動による軸方向の力を逃がすことができる。このため、シャフトに配置された各センサが正確に計測を行うことができる。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記固定ユニットが、前記既存車体に固定される断面コの字形状の固定部材を備え、
前記固定部材は、コの字形状の上板部分と下板部分の幅が異なることを特徴とする。
これにより、固定部材を製造する際に、平板を折り曲げた時に、上板部分の端部と下板部分の端部がぶつからないようにし、効率よく製造することができる。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記キャスターを上方に持ち上げるためのリフトレバーを備えることを特徴とする。
これにより、リフトレバーを持ち上げることで、キャスターユニットを強制的に上方に持ち上げることができ、予期せぬバッテリー切れや駆動車輪のパンクなどの緊急時に、既存車体を手動で動かすことができる。

また、本発明のアシストキャスターは、
前記キャスターを上方に持ち上げた状態で前記リフトレバーを固定するロックピンを備えることを特徴とする。
これにより、キャスターをわずかに上方に持ち上げた状態が保持され、既存車体を手動で動かすことができる状態が維持される。

本発明によれば、正確かつ安定的にアシスト機能を実行することができるアシストキャスターを提供することができる。

第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す分解斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す分解斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す分解斜視図である。 第１の実施の形態に係るアシストキャスターを示す分解斜視図である。 第２の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第２の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第２の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第２の実施の形態に係るアシストキャスターを示す斜視図である。 第２の実施の形態に係るアシストキャスターの使用状態を示す説明図である。

以下、図面を参照して、第１の実施の形態に係るアシストキャスターについて説明する。このアシストキャスターは、台車や車椅子などの既存車体に取り付けられ、運搬の際に走行を補助するものである。図１～４は、第１の実施の形態に係るアシストキャスターを上方から視た斜視図であり、図５～８は、その分解斜視図である。このアシストキャスター２は、たとえば、台車に用いる場合、手押し部分の直下に位置する既存の車輪と車輪の間に取り付けられる。

図１～８に示すように、アシストキャスター２は、駆動装置４、保護部材６、調整部材８を含む駆動ユニット、シャフトホルダー１０、キャスター１２、保持部材１３、軸受け部１６を含むキャスターユニット、および接続部材１８、固定部材２０、弾性材２２を含む固定ユニットを備えている。

ここで、駆動装置４は、角型のケース４ａ内に図示しないモータを収納している。ケース４ａのキャスター１２側には図示しない減速機が配置され、減速機の出力軸であるシャフト４ｂが突出している。また、減速機の配置される円柱状部分４ｃは、調整部材８の貫通穴８ａに貫通される。そして、ケース４ａの周囲を包囲する保護部材６は、キャスター１２側に形成された袖部６ａを調整部材８に接合して取付けられる。なお、シャフト４ｂには、それぞれ図示しないトルクセンサ、回転速度センサ、回転角度センサなどが配置されている。

ここで、保護部材６は、たとえば、ＳＵＳ３０１－ＣＳＰ、ＳＵＳ３０４－ＣＳＰ等のばね用ステンレス鋼などで形成された部材であり、モータを収納するケース４ａの周囲を覆っている。この保護部材６は、その内周がケース４ａよりも大きくなるように形成されており、軸方向において袖部６ａのみが調整部材８に接合され、他の部分はケース４ａとは接触していない。なお、袖部６ａの端部は、ケース４ａの外周面と隙間なく接触している。さらに、保護部材６のキャスター１２側の端部の内周面は、後述する主体部分８ｂの外縁に密接している。保護部材６は、このような形状を有することにより、モータを保護するのみならず、保護部材６に発生する振動や応力を後述する屈折部８ｄに流す役割を担っている。

調整部材８は、弾性を有する、ばね用ステンレス鋼（たとえば、ＳＵＳ３０１－ＣＳＰやＳＵＳ３０４－ＣＳＰなど）や鉄などで形成され、駆動装置４に伝達される振動や応力を調整する板状の部材であり、ケース４ａおよび保護部材６に接続されている。この調整部材８は、貫通穴８ａが形成された主体部分８ｂと、主体部分８ｂから突出する突出部分８ｃとによって構成されている。ここで、主体部分８ｂは、駆動装置４に接続されると共に、その外縁を保護部材６の内周面に密接させて保護部材６に取り付けられている。主体部分８ｂは、このようにして、駆動装置４、保護部材６に接続され、曲げ剛性が高められている。主体部分８ｂは、このような曲げ剛性を有することにより、応力が加わった場合に耐性を発揮することができる。

突出部分８ｃは、２ｍｍ以上の厚さを有しており、主体部分８ｂから軸方向と直交する方向に突出している。具体的には、既存車体の走行方向側に突出している。この突出部分８ｃは、主体部分８ｂから延設され断面Ｖ字状に屈折する部分を有し弾力を有する屈折部８ｄと、屈折部８ｄから略直角に折り曲げられた平面部８ｅとを有している。この平面部８ｅは、接続部材１８に接続される。このため、駆動装置４を含む駆動ユニットは、弾力をもって接続部材１８を含む固定ユニットに接続され、既存車体から接続部材１８に伝達された振動や捩じれなどの応力は、屈折部８ｄに集中されて逃がされる。

シャフトホルダー１０は、シャフト４ｂがキー締結しながら貫通する部材であり、シャフト４ｂの先端は、シャフトホルダー１０を介して軸方向に遊間をもって保持部材１３に嵌合される。これにより、たとえば、既存車体が振動した際における軸方向の力が逃がされ、シャフト４ｂに配置された各センサが正確に回転を計測することができる。なお、キャスター１２は、シャフトホルダー１０とボルト等で締結され、駆動装置４に軸支された車輪であり、回転することにより路上を走行する。

保持部材１３は、既存車体の最大積載加重の３倍～１０倍の基本静定格荷重への耐性を有している。また、軸受け部１６は、たとえばジュラルミンなどの部材によって構成された略矩形状の部材であり、キャスター１２の位置する側に保持部材１３の端部が嵌合する凹部１６ａが形成されている。凹部１６ａには、保持部材１３が挿入されており、キャスター１２やシャフト４ｂを保持するストッパーとしての機能を有している。なお、軸受け部１６は、保持部材１３を凹部１６ａに挿入させた場合にも十分に機能できる剛性、すなわち、保持部材１３と同様、少なくとも、既存車体の最大積載加重の３倍～１０倍の基本静定格荷重への耐性を有している。軸受け部１６がこのような耐荷重（耐性・強度・剛性）を備えることにより、キャスター１２を安定的に軸受け部１６に保持させることができる。

また、軸受け部１６の既存車体の走行方向側の端部には、軸受け部１６と直交して接続部材１８が接続されている。接続部材１８は、さらに調整部材８とも接続された部材であり、その上方には、略直角に折り曲げられた面状部分１８ａを有している。また、接続部材１８は、たとえば、アルミニウム製の板であり、面状部分１８ａに固定部材２０が載せられて固定されている。

固定部材２０は、断面コの字形状を有しており、後述するリフトレバー２６を固定するための部材である。固定部材２０は、断面コの字形状の上板部分２０ａが既存車体の床下に固定され、コの字形状の下板部分２０ｂが面状部分１８ａに固定される。固定部材２０は、断面コの字形状を有することによって弾力を備え、リフトレバー２６を操作した際には、断面コの字形状が開かれるように変形する（図１３参照）。

また、固定部材２０は、コの字形状の上板部分２０ａと下板部分２０ｂの幅が異なり、上板部分２０ａの幅が下板部分２０ｂの幅よりも小さくなるように形成されている。このような形状にすることにより、固定部材２０の製造時において、平板を折り曲げた時に、上板部分２０ａの端部と下板部分２０ｂの端部がぶつからないようにすることができる。これにより、固定部材２０を効率よく製造することが可能となる。また、製造時において平板の折り曲げを繰り返して調節する作業を減少でき、折り曲げる回数も少なくすることができるため、断面コの字形状の折り曲げ角度の精度を高めることができる。

なお、上板部分２０ａと下板部分２０ｂの間には、コの字形状の折り曲げ角度を必要以上に狭角にならないように保持すべく、緩衝材２０ｃが嵌め込まれる。この緩衝材２０ｃは、単一の部材とすれば良いが、二つに分割し、固定部材２０の両端部に配置するようにしてもよい。

また、接続部材１８の下方には、弾性材２２が取付けられている。弾性材２２は、中間部分が傾斜した断面Ｕ字形状の部材であり、固定部材２０と同様に弾力を備えている。この弾性材２２は、弾力を備えることにより、たとえば、障害物にぶつかった時などにおいて衝撃を緩和し、アシストキャスター２を保護する機能を有している。

図９～１２は、第２の実施の形態に係るアシストキャスター２であり、車体取付部材２４やリフトレバー２６をさらに取り付けた状態を示す斜視図である。図９～１２に示すように、固定部材２０の上板部分２０ａの上には、さらに車体取付部材２４が取り付けられている。

ここで、車体取付部材２４は、既存車体に直接固定される板状の部品であり、リフトレバー２６の位置する場所には、断面Ｌ字型のＬ字部材２４ａが取り付けられている。なお、Ｌ字部材２４ａには、ロックピン２４ｂが配置されており、リフトレバー２６には、ロックピン２４ｂが貫通する貫通孔２７（図９、１０参照）が形成されている。このロックピン２４ｂは、予期せぬバッテリー切れや駆動車輪のパンクなどの緊急時に用いられるものである。

たとえば、アシスト機能を用いて既存車体を走行させた走行時には、図１３（ａ）に示すように、リフトレバー２６と車体取付部材２４は略平行状態にある。ここで、緊急的に既存車体を手動で動かしたい場合、操作者は、図１３（ｂ）に示すように、リフトレバー２６を把持して持ち上げる。すると、弾性力によって、コの字形状の固定部材２０が広がり、これに伴って接続部材１８、軸受け部１６が傾斜してキャスター１２がわずかに上方に持ち上がる。これにより、キャスター１２が地面に接触しなくなるため、既存車体を手動で動かすことが可能となる。

なお、リフトレバー２６を持ち上げると、リフトレバー２６の貫通孔２７とロックピン２４ｂの位置が符合する。このため、ロックピン２４ｂをリフトレバー２６の貫通孔２７に貫通させることにより、図１３（ｂ）に示すように、リフトレバー２６の位置が固定され、キャスター１２をわずかに上方に持ち上げた状態が保持される。

また、アシストキャスター２のアシスト機能は、図示しない操作装置によって操作される。具体的には、操作装置は、アシストボタン、停止ボタン、ブーストボタンを備えている。

アシストボタンを押して、アシストモードに入った場合は、速度制限制御付きトルク制御を実行する。すなわち、トルク目標値を小さい値（ゼロ近傍）に設定するとともに、あらかじめ設定された設定最高回転速度以上になった場合、設定最高速度を大幅に超えないように、速度（制限）制御を行う。

また、停止ボタンを押し、停止モードに入った場合、押されたときの位置（角度）を目標値にして位置制御を実行する。
さらに、ブーストボタンを押している時、もしくは、ブーストボタンを押してブーストモードに入った場合は、速度制限制御付きトルク制御を実行する。具体的には、取り付けられた既存車体が前進方向に動く方向に設定目標トルクを設定するとともに、速度制限値は、アシストモード時の設定値よりも小さい値に設定する。特に後退方向の速度制限値については、前進方向よりも小さい値に設定する。

この各々の実施の形態に係るアシストキャスター２によれば、駆動ユニットが弾力性を有する板状の調整部材８を介して固定ユニットに接続されることにより、既存車体から駆動装置４に伝達される振動や応力を抑制し、駆動装置４のアシスト機能を正確かつ安定的に実行することができる。

また、調整部材８が、屈折部８ｄを有する突出部分８ｃを備えることにより、調整部材８をモータに連結することができると共に、走行する既存車体の振動や捩れを屈折部８ｄに集中させ、モータに伝達されることを防止することができる。

また、調整部材８に含まれる主体部分８ｂが駆動装置４に接続されると共に、その外縁を保護部材６の内周面に密接させて固定されているため、主体部分８ｂの曲げ剛性が高められ、応力が加わった場合に耐性を発揮することができる。

また、固定ユニットは、固定部材２０の下方に接続部材１８を備えることにより、既存車体とアシストユニット、および駆動ユニットを接続することができる。

また、軸受け部１６は、所定の剛性を備えることにより、キャスター１２を安定的に軸受け部１６に保持させることができる。

また、シャフト４ｂが軸方向に遊間をもってシャフトホルダー１０を経由して保持部材１３に嵌合されるため、既存車体の振動による軸方向の力を逃がすことができる。このため、シャフト４ｂに配置された各センサが正確に計測を行うことができる。

また、固定部材２０を構成するコの字形状の上板部分２０ａと下板部分２０ｂの幅が異なるため、固定部材２０を製造する際に、上板部分の端部と下板部分の端部がぶつからないようにし、効率よく製造することができる。

また、接続部材１８の下方に、断面Ｕ字形状の弾性材２２が取付けられていることにより、アシストキャスター２が障害物にぶつかった時などにおいて衝撃を緩和し、アシストキャスター２を保護することができる。

また、キャスター１２を上方に持ち上げるためのリフトレバー２６を備えることにより、リフトレバー２６を持ち上げることで、キャスターユニットを強制的に上方に持ち上げることができ、予期せぬバッテリー切れや駆動車輪のパンクなどの緊急時に、既存車体を手動で動かすことができる。

また、キャスター１２を上方に持ち上げた状態でリフトレバー２６を固定するロックピン２４ｂを備えることにより、キャスター１２をわずかに上方に持ち上げた状態が保持され、既存車体を手動で動かすことができる状態が維持される。

なお、上述の各実施の形態において、トルクセンサは、モータに接続された減速機の出力軸に配置されていてもよい。この場合においても、トルク情報を用いてトルク制御をすることができる。

また、回転速度センサは、モータの出力軸、減速機の何れに配置されていてもよい。この場合でも、計測した回転速度の情報を用いて（回転）速度制御することができる。また、回転角度センサもまた、モータの出力軸、減速機の出力軸の何れに配置されていてもよい。この場合でも、計測した回転角度の情報を用いて角度（位置）制御することができる。

また、上述の各実施の形態において、アシストキャスター２は、固定部材２０を備えず、直接接続部材１８を介して既存車体に取り付けられていてもよい。このように、アシストキャスター２は、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。

２ アシストキャスター
４ 駆動装置
４ａ ケース
４ｂ シャフト
４ｃ 円柱状部分
６ 保護部材
６ａ 袖部
８ 調整部材
８ａ 貫通穴
８ｂ 主体部分
８ｃ 突出部分
８ｄ 屈折部
８ｅ 平面部
１０ シャフトホルダー
１２ キャスター
１３ 保持部材
１６ 軸受け部
１６ａ 凹部
１８ 接続部材
１８ａ 面状部分
２０ 固定部材
２０ａ 上板部分
２０ｂ 下板部分
２０ｃ 緩衝材
２２ 弾性材
２４ 車体取付部材
２４ａ Ｌ字部材
２４ｂ ロックピン
２６ リフトレバー
２７ 貫通孔

Claims (8)

1. 既存車体に取り付けられ、前記既存車体の走行を補助するアシストキャスターであって、
   モータを有する駆動装置を含む駆動ユニット、前記駆動装置に軸支されたキャスターを含むキャスターユニット、および前記駆動ユニットと前記キャスターユニットを前記既存車体に固定する固定ユニットを有し、
   前記駆動ユニットは、弾力性を有する板状の調整部材を介して前記固定ユニットに接続されていることを特徴とするアシストキャスター。
2. 前記調整部材は、前記モータに連結される主体部分と、弾力を有する屈折部を有し前記主体部分から突出する突出部分とを備えることを特徴とする請求項１記載のアシストキャスター。
3. 前記固定ユニットは、前記既存車体に固定される断面コの字形状の固定部材と、前記固定部材の下方に接続される接続部材とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアシストキャスター。
4. 前記キャスターユニットは、前記接続部材に接続され、かつ前記駆動装置から突出するシャフトの先端を保持する保持部材が凹部に挿入された軸受け部を備え、
   前記保持部材は、前記既存車体の最大積載加重の３～１０倍の基本静定格荷重への耐性を有することを特徴とする請求項３に記載のアシストキャスター。
5. 前記シャフトは、軸方向に遊間をもって前記保持部材に嵌合されることを特徴とする請求項４記載のアシストキャスター。
6. 前記固定部材は、コの字形状の上板部分と下板部分の幅が異なることを特徴とする請求項３～５の何れか一項に記載のアシストキャスター。
7. 前記固定部材は、前記キャスターを上方に持ち上げるためのリフトレバーを備えることを特徴とする請求項３～６の何れか一項に記載のアシストキャスター。
8. 前記キャスターを上方に持ち上げた状態で前記リフトレバーを固定するロックピンを備えることを特徴とする請求項７記載のアシストキャスター。

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